Атомистическое моделирование структуры и свойств функциональных двумерных наноматериалов: систематический анализ воздействия внешних факторов и предсказание новых наноструктур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Кистанов Андрей Александрович

• Кистанов Андрей Александрович
• доктор наук
• 2025

Оглавление диссертации доктор наук Кистанов Андрей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 2. МЕХАНИЗМ ДЕГРАДАЦИИ СТРУКТУРЫ ДВУМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ КАРБИДА ФОСФОРА И АНТИМОНЕНА

ГЛАВА 4. ПРЕДСКАЗАНИЕ НОВЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ

ДВУМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ АНАЛИЗ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Атомистическое моделирование структуры и свойств функциональных двумерных наноматериалов: систематический анализ воздействия внешних факторов и предсказание новых наноструктур»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Диссертация посвящена атомистическому моделированию структурной устойчивости и функциональных свойств новых функциональных двумерных наноматериалов под воздействием различных факторов и предсказанию новых функциональных двумерных наноматериалов с их последующим систематическим исследованием.

В настоящее время актуальной задачей, решение которой определяет пути развития нанотехнологий, является получение новых функциональных материалов. В связи с этим во всем мире ведутся активные исследования, направленные на изучение структуры и свойств новых функциональных материалов, среди которых можно выделить двумерные наноматериалы. Двумерные наноматериалы активно исследуются и внедряются в производство. Разрабатываются различные методы массового производства фосфорена [1], индий селена [2], антимонена [3] и др. Создаётся множество устройств на основе двумерных наноматериалов, а также показаны многочисленные возможности применения уникальных свойств таких материалов в наноэлектронике, фотонике и других областях [4, 5]. Например, фосфорен и антимонен привлекают внимание наличием широкой щели в электронном спектре [6], высокой подвижностью носителей заряда [7] и уникальными механическими свойствами [8]. Успешно применяются различные способы для управляемого контроля свойств двумерных наноматериалов, такие как воздействие упругой деформации или электрического поля, внедрение точечных дефектов и функционализация поверхности [9-13]. Вышеперечисленные методы модификации структуры и свойств двумерных наноматериалов успешно применялись на графене, фосфорене и других материалах [14, 15].

Существенный вклад в получение новых двумерных наноматериалов и изучение их структуры и свойств внесли методы компьютерного моделирования, в частности метод, основанный на теории функционала электронной плотности [16, 17]. Например, в уникальном теоретическом исследовании впервые были предсказаны структура и некоторые свойства двух двумерных материалов, а именно арсенена и антимонена [18]. Данное исследование позволило позднее воспроизвести эти материалы экспериментальными методами. Другая международная группа ученых-моделистов способствовала значительному продвижению в получении стабильной структуры

борофена, который долгое время не удавалось синтезировать ввиду его высокого полиморфизма [19]. Несмотря на отдельные успехи в синтезировании и внедрении в производство двумерных наноматериалов, их широкомасштабное коммерческое использование в различных сферах производства остается затруднительным. Известно, что некоторые из перспективных двумерных наноматериалов обладают высокой химической активностью, что может отрицательно сказаться на их функциональных характеристиках из-за нежелательного воздействия окружающей среды [20], приводящей к их окислению, загрязнению и химической модификации при их производстве и эксплуатации. Вместе с тем, на структурную стабильность и функциональные характеристики двумерных наноматериалов существенное влияние оказывает наличие в них структурных дефектов, образовавшихся при их синтезе или при их эксплуатации под воздействием внешних факторов, таких как солнечное воздействие [21], что особо актуально для материалов, применяемых в оптоэлектронике. В связи с этим, активно ведутся работы по анализу механизмов деградации двумерных наноматериалов и поиску методов их защиты в процессе производства и эксплуатации. Существенную помощь в решении данных задач также оказывают методы компьютерного моделирования, способные эффективно заменить экспериментальные исследования на начальных этапах исследования. Методы компьютерного моделирования позволяют предсказать структуру и отдельные свойства двумерных наноматериалов, их химическую активность с учетом возможного наличия дефектов кристаллической структуры и различных внешних воздействий [22]. В настоящей диссертационной работе методами на основе теории функционала электронной плотности, установлены закономерности изменения структуры и свойств ряда двумерных наноматериалов и показаны механизмы их деградации под влиянием условий окружающей среды.

Как было упомянуто ранее, актуальной задачей для развития современных нанотехнологий является получение новых функциональных наноматериалов. Открытие таких новых функциональных наноматериалов и изучение их свойств, а значит и нахождение способов их практического применения, остается первостепенной задачей для совершенствования нанотехнологий и нанотехнологических процессов. Как известно, открытие первого двумерного материала, графена, потрясло научный мир [23]. Это открытие привело к актуализации исследований в области разработки,

синтеза и применения двумерных наноматериалов и, что, в свою очередь, привело к прорыву в материаловедении, физике, химии и других областях. Следующая достигнутая высота в исследовании двумерных наноматериалов - успешная разработка и изготовление гибридных двумерных наноматериалов, состоящих из нескольких элементов. Большинство таких многоэлементных двумерных гибридов показали функциональные свойства, превосходящие таковые их отдельных соединений [24, 25].

В настоящий момент множество исследований направлено на изучение ряда уникальных гибридных двумерных наноматериалов, таких как двумерный карбид фосфора [5, 26, 27], составной аналог графена и фосфорена. Он обладает анизотропной структурой, широкой запрещенной зоной, высокой подвижностью носителей заряда и сочетает в себе высокую химическую активность (от фосфорена) и структурную стабильность (от графена). Известно также о перспективности применения трех- и более компонентных структур на основе карбидов, боридов и нитридов. Например, нитриды необходимы для ряда электронных приложений, таких как системы твердотельного освещения, благодаря уникальному сочетанию структурных и оптоэлектронных свойств [28, 29]. Для оптоэлектронных применений тернарные нитриды переходных и постпереходных металлов особенно перспективны из-за их регулируемой ширины запрещенной зоны и электропроводности. Тройные нитриды цинка (Zn-Me-N), в частности материалы в последние годы привлекают большое внимание как кандидаты для изготовления светоизлучающих диодов [28, 30]. Другим ярким примером является ZnSnN2. После теоретического предсказания и последующего синтеза [31], этот материал широко изучался для преобразования солнечной энергии благодаря его подходящим оптоэлектронным свойствам. В ряде работ удалось синтезировать ранее неизвестные наноразмерные пленки, такие как ZnTiN2 и Zn2ТiNз, основываясь на данных компьютерного моделирования [32-34]. Однако фундаментальных знаний о структуре и свойствах большинства гибридных двумерных наноматериалов, а также систематического изучения их поведения при использовании в химически агрессивных условиях еще не накоплено. Поэтому, в отличие от своих объемных аналогов, двумерные наноматериалы остаются довольно малоизученным классом материалов, множество из которых до сих пор не открыты.

В наши дни ежедневно создаются и обновляются базы данных,

содержащие сотни, а то и тысячи новых двумерных наноматериалов [35, 36]. Эти базы данных представляют собой строительные блоки для разработки алгоритмов машинного обучения, которые становятся мощным инструментом для прогнозирования экзотических материалов с требуемыми свойствами. Кроме того, наличие обширных баз данных двумерных наноматериалов упрощает синтез и предварительную сортировку, в соответствии с определенными свойствами, новых двумерных наноматериалов. Таким образом, открытие новых двумерных наноматериалов и пополнение баз данных с новыми элементами является вызовом для настоящего времени. Получение ранее неизвестных двумерных наноматериалов, а также накопление систематических знаний об их структуре, функциональных свойствах и поведении при использовании в химически агрессивных условиях являются задачами в настоящей диссертационной работе.

Целью диссертационной работы является получение систематических знаний о закономерностях изменения структуры и свойств новых функциональных двумерных наноматериалов под влиянием условий окружающей среды, а также предсказание ранее неизвестных двумерных наноматериалов и систематический анализ их функциональных характеристик.

Для достижения целей диссертационной работы решались следующие задачи:

1. Получение и систематизация новых данных об эволюции структуры, изменении функциональных свойств и адсорбционных характеристик двумерных наноматериалов, таких как пниктогены и другие, при контакте с наиболее распространенными молекулами окружающей среды - кислородом и водой, а также при наличии точечных дефектов на их поверхности.

2. Систематизация полученных данных о механизме деградации монослоев пниктогенов и других гибридных двумерных наноматериалов на основе карбидов и фосфатов.

3. Получение и систематизация новых знаний о структуре и свойствах двумерного карбида фосфора при деформациях сжатия. Ab initio молекулярно-динамическое моделирование процесса изгибания двумерного карбида фосфора.

4. Анализ полученных данных о структуре антимонена, имеющего более длинные межатомные связи по сравнению с другими распространенными двумерными материалами и расчет энергетического барьера диффузии лития в плоскости и сквозь монослой антимонена.

5. Разработка и реализация модели структур ранее неизвестных тонких

пленок Zn2VN3 и Ni3TeO6 и двумерных B3C2P3 и B2C4P2, семейства монослоев Zn2VN3, Zn2NbN3 и Zn2TaN3 и семейства монослоев MCI2 (где М - переходный металл, а Cl - хлор).

6. Оценка термодинамической стабильности тонких пленок Zn2VN3 и

Ni3TeO6 и двумерных B3C2P3 и B2C4P2, семейства монослоев Zn2VN3, Zn2NbN3 и Zn2TaN3 и семейства монослоев MCl2 (где М -переходный металл, а Cl - хлор) в рамках созданных моделей с использованием атомистического моделирования в рамках теории функционала электронной плотности. Расчёт и анализ: i) энергии формирования, ii) фононных спектров и iii) ab initio молекулярно-динамические расчеты при рабочих температурах.

7. Анализ электронных (электронные спектры, плотности электронных состояний, и т.д.) и механических (модуль Юнга, модуль сдвига и т.д.) свойств, а также энергетических характеристик формирования точечных дефектов, таких как вакансии, и энергетических характеристик процессов адсорбции и диффузии молекул кислорода и воды в двумерных B3C2P3 и B2C4P2, семействе монослоев Zn2VN3, Zn2NbN3 и Zn2TaN3 и семействе монослоев MCl2 (где М - переходный металл, а Cl - хлор) в рамках созданных моделей.

Научная новизна. В данной диссертационной работе, с использованием первопринципного моделирования, впервые проведен комплекс работ по установлению закономерности влияния условий окружающей среды на структуру и свойства двумерных пниктогенов (фосфорен, арсенен, антимонен и висмутен), а также гибридных двумерных наноматериалов на основе карбидов и фосфатов:

1. Впервые показан механизм деградации фосфорена. Доказано, что фосфорен деградирует при контакте с кислородом, в то время как при взаимодействии с водой была показана высокая структурная устойчивость фосфорена;

2. Впервые установлен вклад точечных дефектов в процесс деградации фосфорена.

3. Впервые описан окислительный механизм деградации монослоев пниктогенов в условиях окружающей среды, который включает в себя три ключевых этапа: i) адсорбцию молекул кислорода, ii) диссоциацию молекул кислорода и iii) взаимодействие молекул воды с находящимися на поверхности формами кислорода с образованием кислот.

4. Впервые показан ряд уникальных свойств исследованных

двумерных наноматериалов:

4.1. Впервые показано, что существует возможность реструктуризации двумерного карбида фосфора в нанотрубку при экстремальных деформациях сжатия;

4.2. Впервые показано, что благодаря своей уникальной структуре с более длинными связями по сравнению с другими распространенными двумерными наноматериалами, антимонен обладает низким диффузионным барьером лития, более того, впервые показана возможность диффузии атомов лития сквозь монослой антимонена.

5. Впервые доказано существование ряда ранее неизвестных

наноматериалов, и проведен комплексный анализ их структуры,

свойств и возможности их применения в различных областях:

5.1. Впервые обнаружены Zn2VNз и NiзTeO6 в виде тонких пленок, которые удалось синтезировать, основываясь на теоретических данных;

5.2. Впервые показана возможность существования ряда монослоев: BзC2Pз и B2C4P2, семейства монослоев Zn2VNз, Zn2NbNз и Zn2TaNз и семейства монослоев МСЬ (М -переходный металл, а О - хлор);

5.3. Впервые показано, что Zn2VNз в виде тонкой пленки - это полупроводник ^-типа, демонстрирующий широкополосную фотолюминесценцию при комнатной температуре в диапазоне энергий от 2 эВ до 3 эВ;

5.4. Впервые показано, что NiзTeO6 в виде тонкой пленки обладает уникальными опто-электронными свойствами, например, имеет умеренную ширину запрещенной зоны 2,17 эВ;

5.5. Впервые показано, что монослои Zn2VNз, Zn2NbNз и Zn2TaNз представляют собой полупроводники с непрямой запрещенной зоной 2,75 эВ, 3,38 эВ и 3,34 эВ, соответственно, и высокой работой выхода 5,27 эВ, 5,31 эВ и 5,34 эВ, соответственно, а ширина запрещенной зоны монослоя Zn2VNз хорошо регулируется путем приложения деформации;

5.6. Впервые показано, что монослой BзC2Pз — это полупроводник с умеренной запрещенной зоной, а монослой B2C4P2 имеет нулевую запрещенную зону;

5.7. Впервые показано, что монослои МпСЬ, №^2 и ZnCh обладают высокими значениями работы выхода (~6-7 эВ), а монослои FeQ2 и №СЬ имеют высокие значения модуля Юнга (110 ГПа, 107 ГПа) и модуля сдвига (45 ГПа, 43 ГПа).

Теоретическая и практическая значимость. Научная значимость диссертационной работы заключается в установлении закономерностей изменения структуры и свойств химически активных двумерных наноматериалов и описании общего механизма их деградации под воздействием различных внешних факторов. Механизм деградации структуры химически активных двумерных наноматериалов включает в себя три ключевых этапа: i) адсорбцию молекул кислорода, ii) диссоциацию молекул кислорода и iii) взаимодействие молекул воды с находящимися на поверхности формами кислорода с образованием кислот. Полученные знания имеют высокую практическую ценность при синтезе и применении двумерных наноматериалов в различных условиях.

Кроме того, научная значимость диссертационной работы заключается в дизайне и реализации новых функциональных наноматериалов и получении систематических данных об их свойствах и способах применения. В ходе работы получены новые систематические и глубокие знания о структуре и характеристиках ряда новых двумерных наноматериалов, и описаны возможности их применения. Например, Zn2VN3, как в виде тонкой пленки, так и в виде монослоя, является перспективным материалом для применения в солнечных элементах и оптоэлектронных устройствах. Монослои MnCl2, NiCl2 и ZnCl2 могут быть использованы в устройствах наноэлектроники с переносом носителей заряда, а монослои FeCh и NiCl2 - перспективные кандидаты для устройств стрейнтроники.

Методология и методы исследования. Атомистическое моделирование проводилось в рамках первопринципных расчетов, основанных на теории функционала электронной плотности. Расчеты были реализованы в таких программных пакетах, как VASP [37] и Phonopy [38]. Для обеспечения высокой точности расчетов, в соответствии со схемой Монхорста-Пака [39], использовалась сетка k-точек в первой зоне Бриллюэна, где количество k-точек выбиралось так, чтобы выбранное значение, помноженное на постоянную решетки, равным ~30-40 А для оптимизации структурных параметров, и ~100 А для электронных характеристик [40]. Оптимизация геометрии исследуемых структур выполнялась без каких-либо ограничений симметрии, пока силы, действующие на атомы, становились ниже 0.01 эВ/А. Моделирование ab initio молекулярной динамики проводилось с использованием NVT ансамбля при температуре 300 K, которая контролировалась термостатом Нозе-Гувера [41]. Кроме того, использовался метод optB88 [42], для корректировки и учета Ван-дер-

Ваальсовых взаимодействий между поверхностью и малыми молекулами. Метод натянутых пружин использовался для расчета барьера активации и получения минимального энергетического пути реакции [43]. Энергия адсорбции молекул на поверхности рассчитывалась, как разность между полной энергией системы с адсорбированной молекулой и полных энергий систем исходной поверхности и молекулы свободного газа. На защиту выносятся следующие положения.

1. Доказано, что фосфорен деградирует при контакте с кислородом, но имеет высокую структурную устойчивость при взаимодействии с водой. Наличие точечных дефектов на поверхности значительно ускоряет процесс деградации фосфорена.

2. Доказано, что двумерные наноматериалы, для которых молекулы воды действуют как акцепторы, имеют тенденцию быть стабильными при воздействии условий окружающей среды, так как вероятность образования кислот на их поверхности ниже при соадсорбции молекулы кислорода и воды.

3. Подтверждено, что процесс деградации двумерных наноматериалов, таких как пниктогены и другие, в условиях окружающей среды включает в себя три ключевых этапа: ^ адсорбция молекул кислорода, и) диссоциация молекул кислорода и ш) взаимодействие молекул воды с находящимися на поверхности формами кислорода с образованием кислот.

4. Результаты по ряду уникальных свойств исследованных двумерных наноматериалов. В частности, доказано, что благодаря своей уникальной структуре с более длинными связями, антимонен обладает низким диффузионным барьером Li, а диффузия атомов Li возможна сквозь монослой антимонена.

5. Результаты по ряду уникальных свойств исследованных двумерных наноматериалов. В частности, доказано, что существует возможность реструктуризации двумерного карбида фосфора в нанотрубку при экстремальных деформациях сжатия.

6. Результаты по предсказанию структуры и свойств новых функциональных наноматериалов Zn2VN3 и Ni3TeO6 в виде тонких пленок.

7. Результаты по предсказанию структуры и свойств новых функциональных двумерных наноматериалов B3C2P3 и B2C4P2, семейства монослоев Zn2VNз, Zn2NbNз и Zn2TaNз и семейства монослоев MCl2 (где М - переходный металл, а О - хлор).

Достоверность результатов исследований, проведённых в рамках данной диссертационной работы, обеспечивалась применением современных методов моделирования, основанных на теории функционала электронной плотности, и использованием современных коммерческих программных пакетов. Достоверность теоретических результатов подтверждена экспериментальными данными, полученными на их основе, а также сходимостью полученных теоретических данных с результатами независимых исследований, представленных в независимых источниках. Результаты проведённых исследований проходили многократное независимое рецензирование в ведущих мировых научных журналах и на международных конференциях.

Апробация работы. Соискателем были сделаны устные и стендовые доклады на следующих международных научных конференциях: 10th International Conference on Materials for Advanced Technologies (Сингапур, 2019); TMS 2019 Annual Meeting & Exhibition (США, 2019); International Conference on Imaging and Characterization -Future Technologies and Applications (Финляндия, 2020); First virtual Bilateral Conference on Functional Materials (Россия, 2020); Международный семинар НИЯУ МИФИ «Атомистическое моделирование в химии, материаловедении и инжиниринге» (Россия, 2020); 19th International Workshop on New Approaches to High-Tech: Nano-Design, Technology, Computer Simulations (Беларусь, 2021); 8th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (Италия, 2022); International Conference on Metallurgical Coatings and Thin Films (США, 2022); Открытая школа-конференция стран СНГ, Ультрамелкозернистые и наноструктурные материалы (Россия, 2022); 1st International Conference on Low Energy Digital Devices and Computing (Сингапур, 2023); 2st International Conference on Low Energy Digital Devices and Computing (Сингапур, 2024); International Scientific and Practical Conference Electronic Design Automation Conference (Беларусь, 2024).

Вклад автора. Соискатель самостоятельно осуществлял постановку научных задач, выбор подходов и методов их решения, проводил теоретические расчеты, анализировал и систематизировал полученные результаты и формулировал выводы. Соискатель самостоятельно подготавливал и представлял научные публикации и доклады на научных конференциях. Отдельные излагаемые результаты были получены при участии соавторов, при этом соискатель активно участвовал в обсуждении результатов и написании статей. При

участии С.Д. Жука и иных соавторов, указанных в соответствующих публикациях по теме диссертационного исследования, синтезирован и исследован Zn2VN3 в виде тонкой пленки. Исследование механических свойств карбид фосфорных нанотрубок, двумерных хлоридов переходных металлов, и монослоя Zn2VN3 - при участии С.А. Щербинина. Синтез и анализ свойств наноразмерного Ni3TeO6 - при участии J. Fernández-Catalá. Полученные результаты обсуждались с С.В. Дмитриевым, О.В. Преждо, K. Zhou, С.В. Устюжаниной.

Публикации. Результаты исследований по теме диссертационной работы представлены соискателем в 66 научных публикациях в журналах, входящих в список журналов К1 и К2 рекомендованных ВАК РФ и/или в первый или второй квартили согласно базам Web of Science и/или Scopus. Материалы, представленные в диссертационной работе, прошли апробацию более чем на 12 международных научных конференциях.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Исследования в рамках данной диссертационной работы проводились на основе теории функционала электронной плотности. Информация из данного раздела соответствует таковой, представленной в общепризнанных научных трудах [44, 45]. Далее описаны теоремы Хоэнберга-Кона [46], уравнения Кона-Шэма [47], метод плоских волн и метод приближения локальной плотности [48], на которых реализованы расчетов с использованием теории функционала электронной плотности в коммерческом программном пакете the Vienna Ab Initio Simulation Package (VASP) [49].

Известно, что с использованием нерелятивистского уравнения Шредингера возможно описать систему электронов, связанных одним или несколькими ядрами. При этом многочастичный электронный гамильтониан можно представить следующим образом:

и- VI-lIY ZlZje2 ilYu2 +

n~ 2LiM, + 2Li*J 4^e0|RI-Rj| 2mLiVi + 1 e2 Z\e2

+ 4ree0|ri-rJ| - ^i'/4ree0|ri-RI| (1.1)

г ¿2v V2i

где [--—J это кинетическая энергия всех ядер, каждое с массой

2 Mj

, , Г1 „ Z,Zje2 "1

Mi; -m—iTT I описывает кулоновские силы отталкивания при

взаимодействии ядер в рассматриваемой системе, и рассчитывается

b2 ^ п2~\

методом ------------- J——~ .--\ п I

суммирования Эвальда [50]; [— ^Х^2] это кинетическая

~ „ Г^ _е2

энергия электронов, каждый с массой т; -1—

[2 -Мягбо^г

описывает

парами электронов; ¿„^ _Р 11 описывает кулоновские

11 ^ е2

|ri-rj|

взаимодействие Хартри, то есть, кулоновское взаимодействие между

2,е2 т

взаимодействия между электронами и ядерами.

Тем не менее, при описании электронной структуры твердого тела, возникает проблема решения квантово-механической задачи по взаимодействию многочастичных систем, которую в большинстве случаев невозможно решить. Для упрощения гамильтониана представленного в Уравнении 1.1 используют приближение Борна-Оппенгеймера, которое гласит о том, что возможно отделить электронные и ионные степени свободы, ввиду того, что ионы тяжелее

электронов примерно на 5 порядков. Это позволит описать отдельно взаимодействия электронов и ядер атомов, для которых значительно отличаются характерные времена изменения состояния. В результате, возникают два волновых уравнения: одно характеризует движение электронов рассматриваемой системы атомов, его можно решить путем дополнительных приближений, для того, чтобы получить электронную волновую функцию и энергии основного состояния; второе уравнение описывает движению ядер рассматриваемой системы атомов.

Упрощенный гамильтониан Борна-Оппенгеймера имеет вид:

1у е2

1Ф] 0 1 л у + 1У (1 2)

Если допустить, что Ъ = те = е = = 1, то гамильтониан Борна-Оппенгеймера будет представлен следующим образом:

Несмотря на то что, приближение Борна-Оппенгеймера значительно упрощает задачу по рассмотрению многочастичного электронного гамильтониана, количество степеней свободы во многих системах достигает запредельных значений, что приводит к невозможности точных расчетов при решении данной задачи. Хоэнбергом и Коном [47] был предложен подход, при котором вместо волновых функций электронов использовать их плотности зарядов, содержащих всю информацию об электронах, задача существенно упрощается. Они же представили доказательства следующих теорем, которые являются основой теории функционала плотности.

Теорема 1: «Для любой системы взаимодействующих частиц во внешнем потенциале Уех(г) потенциал Уех(г) определяется однозначно по плотности частиц основного состояния по(г)» [47].

Исходя из этой теоремы уравнение 1.3, может быть записано

как:

я = —1Yv2+1Y 1

2 А 1 2^|п — Г:

( 1Ф] I 1 л

■ + (1.4)

Теорема 2: «Энергия основного состояния может быть выражена через универсальный функционал плотности электронов Е[п(г)], справедливый для любого внешнего потенциала Уехг. Для любого конкретного Ух(п), точная энергия основного состояния системы является глобальным минимальным значением этого функционала, а плотность п(г), которая минимизирует функционал, является точной плотностью основного состояния по(г)» [47].

На этом основании, можно представить универсальную функцию энергии, содержащий функционал, который не зависит от внешнего потенциала Уех(г) и находится в зависимости только от плотности:

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Кистанов Андрей Александрович, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Cahangirov, S. Freestanding silicone / S. Cahangirov, H. Sahin, G. Le Lay, A. Rubio // Lecture Notes in Physics. - 2017. Vol. 930. P. 13-39. DOI: 10.1007/978-3-319-46572-2_2

2. Bandurin, D.A. High electron mobility, quantum Hall effect and anomalous optical response in atomically thin InSe / D.A. Bandurin, A.V. Tyurnina, G.L. Yu, A. Mishchenko, V. Zo'lyomi, S.V. Morozov, R.K. Kumar, R.V. Gorbachev, Z.R. Kudrynskyi, S. Pezzini, Z.D. Kovalyuk, U. Zeitler, K.S. Novoselov, A. Patane, L. Eaves, I.V. Grigorieva, V.I. Fal'ko, A.K. Geim, Y. Cao // Nat. Nanotechnol. -2017. Vol. 12. P. 223-227. DOI: 10.1038/nnano.2016.242.

3. Ares, P. Recent progress on antimonene: A new didimensional material / P. Ares, J.J. Palacios, G. Abellán, J. Gómez-Herrero, F. Zamora // Adv. Mater. - 2018. Vol. 30. P. 1703771. DOI: 10.1002/adma.201703771.

4. Lei, S. An atomically layered InSe avalanche photodetector / S. Lei, F. Wen, L. Ge, S. Najmaei, A. George, Y. Gong, W. Gao, Z. Jin, B. Li, J. Lou, J. Kono, R. Vajtai, P. Ajayan, N.J. Halas // Nano Lett. -2015. Vol. 15. P. 3048-3055. DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b00016.

5. Huang, X. Black phosphorus carbide as a tunable anisotropic plasmonic metasurface / X. Huang, Y. Cai, X. Feng, W.C. Tan, D.M. N. Hasan, L. Chen, N. Chen, L. Wang, L. Huang, T.J. Duffin, C.A. Nijhuis, Y.W. Zhang, C. Lee, K.-W. Ang // ACS Photonics. - 2018. Vol. 5. P. 3116-3123. DOI: 10.1021/acsphotonics.8b00353.

6. Cai, Y. Layer-dependent band alignment and work function of few-layer phosphorene / Y. Cai, G. Zhang, Y.W. Zhang // Sci. Rep. -2014. Vol. 4. P. 6677. DOI: 10.1038/srep06677.

7. Wang, G. Atomically thin group V elemental films: Theoretical Investigations of antimonene allotropes / G. Wang, R. Pandey, S.P. Karna // ACS Appl. Mater. Interfaces. - 2015. Vol. 7. P. 1149011496. DOI: 10.1021/acsami.5b02441.

8. Jiang, J.W. Negative Poisson's ratio in singlelayer black phosphorus / J. W. Jiang, H.S. Park // Nat. Commun. - 2014. Vol. 5. P. 4727. DOI: 10.1038/ncomms5727.

9. Kou, L. Anisotropic ripple deformation in phosphorene / L. Kou, Y. Ma, S C. Smith, Ch. Chen // J. Phys. Chem. Lett. - 2015. Vol. 6. P. 1509-1513. DOI: 10.1021/acs.jpclett.5b00522.

10. Wang, V. Native point defects in fewlayer phosphorene / V. Wang, Y. Kawazoe, W.T. Geng // Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. - 2015. Vol. 91. P. 045433 (2015). DOI: 10.1103/PhysRevB.91.045433.

11. Sorkin, V. The deformation and failure behavior of phosphorene nanoribbons under uniaxial tensile strain / V. Sorkin, Y.W. Zhang // 2D Mater. - 2015. Vol. 2. P. 035007. DOI: 10.1088/20531583/2/3/035007.

12. Nguyen, C.V. Band gap and electronic properties of molybdenum disulphide under strain engineering: density functional theory calculations / C.V. Nguyen, V.V. Ilyasov, H.V. Nguyen, H.N. Nguyen // Mol. Simul. - 2017. Vol. 43 (2). P. 86-91. DOI: 10.1080/08927022.2016.1233549.

13. Du, Y. Tuning the band gap in silicene by oxidation / Y. Du, J. Zhuang, H. Liu, X. Xu, S. Eilers, K. Wu, P. Cheng, J. Zhao, X. Pi, K. W. See, G. Peleckis, X. Wang, S. X. Dou // ACS Nano. - 2014. Vol. 8. P. 10019-10025. DOI: 10.1021/nn504451t.

14. Atanasov, V. Tuning the electronic properties of corrugated graphene: Confinement, curvature, and bandgap opening / V. Atanasov, A. Saxena // Phys. Rev. B. - 2010. Vol. 81. P. 205409. DOI: 10.1103/PhysRevB.81.205409.

15. Cai, Y. Energetics, charge transfer, and magnetism of small molecules physisorbed on phosphorene / Y. Cai, Q. Ke, G. Zhang, Y.W. Zhang // J. Phys. Chem. C. - 2015. Vol. 119. P. 3102-3110. DOI: 10.1021/jp510863p.

16. Medvedev, M.G. Density functional theory is straying from the path toward the exact functional / M.G. Medvedev, I.S. Bushmarinov, J. Sun, J.P. Perdew, K.A. Lyssenko // Science. - 2017. Vol. 355. P. 4952. DOI: 10.1126/science .aah5975.

17. Becke, A.D. Perspective: Fifty years of density-functional theory in chemical physics / A.D. Becke // J. Chem. Phys. - 2014. Vol. 140. P. 18A301 (2014). DOI: 10.1063/1.4869598.

18. Zhang, S. Atomically thin arsenene and antimonene: Semimetal-semiconductor and indirect-direct band-gap transitions / S. Zhang, Z. Yan, Y. Li, Z. Chen, H. Zeng // Angew. Chem. - 2015. Vol. 127. P. 3155-3158. DOI: 10.1002/ange.201411246.

19. Penev, E.S. Polymorphism of two-dimensional boron / E.S. Penev, S. Bhowmick, A. Sadrzadeh, B.I. Yakobson // Nano Lett. - 2012. Vol. 12 (5). P. 2441-2445. DOI: 10.1021/nl3004754.

20. Kuriakose, S. Black phosphorus: ambient degradation and strategies for protection / S. Kuriakose, T. Ahmed, S. Balendhran, V. Bansal, S. Sriram, M. Bhaskaran, S. Walia // 2D Mater. - 2018. Vol. 5. P. 032001. DOI: 10.1088/2053-1583/aab810.

21. Favron, A. Photooxidation and quantum confinement effects in exfoliated black phosphorus / A. Favron, E. Gaufres, F. Fossard, A.L. P. Heureux, N.Y.W. Tang, P.L. Levesque, A. Loiseau, R. Leonelli, S. Francoeur, R. Martel // Nat. Mater. - 2015. Vol. 14. P. 826. DOI: 10.1038/nmat4299.

22. Cai, Y. Highly itinerant atomic vacancies in phosphorene / Y. Cai, Q. Ke, G. Zhang, B.I. Yakobson, Y.W. Zhang // J. Am. Chem. Soc. -2016. Vol. 138 (32). P. 10199-10206. DOI: 10.1021/jacs.6b04926.

23. Geim, A. The rise of graphene / A. Geim, K. Novoselov // Nature Mater. - 2007. Vol. 6. P. 183-191. DOI: 10.1038/nmat1849.

24. Kochaev, A. AA-Stacked borophene-graphene bilayer with covalent bonding: ab initio investigation of structural, electronic and elastic properties / A. Kochaev, K. Katin, M. Maslov, R. Meftakhutdinov // J. Phys. Chem. Lett. - 2020. Vol. 11. P. 5668-5673. DOI: 10.1021/acs.jpclett.0c01443.

25. Mortazavi, B. Borongraphdiyne: a superstretchable semiconductor with low thermal conductivity and ultrahigh capacity for Li, Na and Ca ion storage / B. Mortazavi, M. Shahrokhi, X. Zhuang, T. Rabczuk // J. Mater. Chem. A. - 2018. Vol. 6. P. 11022-11036. DOI: 10.1039/C8TA02627K.

26. Wang, G. Carbon phosphide monolayers with superior carrier mobility / G. Wang, R. Pandey, S.P. Karna // Nanoscale. - 2016. Vol. 8. P. 8819-8825. DOI: 10.1039/C6NR00498A.

27. Tan, W.C. Few-layer black phosphorus carbide field-effect transistor via carbon doping / W. C. Tan, Y. Cai, R. J. Ng, L. Huang, X. Feng, G. Zhang, Y.W. Zhang, C.A. Nijhuis, X. Liu, K.W. Ang // Adv. Mater. - 2017. Vol. 29. P. 1700503. DOI: 10.1002/adma.201700503.

28. Lyu, S. Band gaps, band-offsets, disorder, stability region, and point defects in II-IV-N2 semiconductors / S. Lyu, D. Skachkov, K. Kash, E.W. Blanton, W.R.L. Lambrecht // Phys. Status Solidi (a). - 2019. Vol. 216. № 15. P. 1800875. DOI: 10.1002/pssa.201800875.

29. Wang, Y. Electric properties of zinc nitride and zinc tin nitride semiconductor thin films toward photovoltaic applications / Y. Wang, T. Ohsawa, F. Alnjiman, J.-F. Pierson, N. Ohashi // High temperature

materials and processes. - 2022. Vol. 41, № 1. P. 343-352. DOI: 10.1515/htmp-2022-0028.

30. Suehiro, T. Quaternary wurtzitic nitrides in the system ZnGeN2-GaN: powder synthesis, characterization, and potentiality as a photocatalyst / T. Suehiro, M. Tansho, T. Shimizu // J. Phys. Chem. C. - 2017. Vol. 121. P. 27590-27596. DOI: 10.1088/2053-1583/2/3/035007.

31. Le, D.D. Growth of single crystal nonpolar (1120) ZnSnN2 films on sapphire substrate / D.D. Le, T.S. Ngo, S.K. Hong // Appl. Surf. Sci. -2019. Vol. 481. P. 819-824. DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.03.195.

32. Arca, E. Band edge positions and their impact on the simulated device performance of ZnSnN2-based solar cells / E. Arca, A. Laidouci, A. Aissat, J.P. Vilcot // IEEE J. Photovol. - 2018. Vol. 8, № 1. P. 110 -117. DOI: 10.1109/JPHOTOV.2017.2766522.

33. Arca, E. Zn2SbN3: growth and characterization of a metastable photoactive semiconductor / E. Arca, J.D. Perkins, S. Lany, A. Mis, B.-R. Chen, P. Dippo, J.L. Partridge, W. Sun, A. Holder, A.C. Tamboli, M.F. Toney, L.T. Schelhas, G. Ceder, W. Tumas, G. Teeter, A. Zakutayev // Mater. Horiz. - 2019. Vol. 6, № 8. P. 1669-1674. DOI: 10.1039/C9MH00369J.

34. Zakutayev, A. Synthesis of Zn2NbN3 ternary nitride semiconductor with wurtzite-derived crystal structure / A. Zakutayev // J. Condens. Matter Phys.- 2021. Vol. 33. № 35. P. 354003. DOI: 10.1088/1361-648X/abfab3.

35. Mounet, N. Two-dimensional materials from high-throughput computational exfoliation of experimentally known compounds / N. Mounet, M. Gibertini, P. Schwaller, D. Campi, A. Merkys, A. Marrazzo, T. Sohier, I.E. Castelli, A. Cepellotti, G. Pizzi, N. Marzari // Nat. Nanotechnol. - 2018. Vol. 13. P. 246-252. DOI: 10.1038/s41565-017-0035-5.

36. Zhou, J. 2DMatPedia, an open computational database of two-dimensional materials from topdown and bottom-up approaches / J. Zhou, L. Shen, M.D. Costa, K.A. Persson, S P. Ong, P. Huck, Y. Lu, X. Ma, Y. Chen, H. Tang, Y.P. Feng // Sci. Data. - 2019. Vol. 6. P. 86. DOI: 10.1038/s41597-019-0097-3.

37. Kresse, G. Efficient iterative schemes for ab initio total-energy calculations using a plane-wave basis set / G. Kresse, J. Furthmüller // Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. - 1996. Vol. 54. P. 11169. DOI: 10.1103/PhysRevB.54.11169.

38. Togo, A. First-principles phonon calculations in materials science / A. Togo, I. Tanaka // Scripta Mater. - 2015. Vol. 108. P. 1-5. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2015.07.021.

39. Monkhorst, H.J. Special points for Brillouin-zone integrations / H.J. Monkhorst, J.D. Pack // Phys. Rev. B. - 1976. Vol. 13. P. 5188. DOI: 10.1103/PhysRevB.13.5188.

40. Wu, S. Polarization of CO2 for Improved CO2 Adsorption by MgO and Mg (OH)2 / S. Wu, B T. Tan, H.L. Senevirathna, P. Wu // Appl. Surf. Sci. - 2021. Vol. 562. P. 150187. DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.150187.

41. Nose, S. A unified formulation of the constant temperature molecular dynamics methods / S. Nose // J. Chem. Phys. - 1984. Vol. 81 (1). P. 511-519. DOI: 10.1063/1.447334.

42. Becke, A.D. Density-functional exchange-energy approximation with correct asymptotic behavior / A.D. Becke // Phys. Rev. A: At., Mol., Opt. Phys. - 1988. Vol. 38. P. 3098. DOI: 10.1103/PhysRevA.38.3098.

43. Henkelman, G.A climbing image nudged elastic band method for finding saddle points and minimum energy paths / G.A. Henkelman, B P. Uberuaga, H. Jonsson // J. Chem. Phys. - 2000. Vol. 113. P. 9901. DOI: 10.1063/1.1329672.

44. Burke, K. The ABC of DFT / K. Burke. - 2012. P. 208.

45. Stefaan, C. Density functional theory and the family of (L)APWmethods: a step-by-step introduction, 2nd edition / C. Stefaan. - 2013. P. 87.

46. Hohenberg, P. Inhomogeneous electron gas / P. Hohenberg, W. Kohn // Phys. Rev. - 1964. Vol. 136. P. 864-871. DOI: 10.1103/PhysRev.136.B864.

47. Kohn W. Self-consistent equations including exchange and correlation effects / W. Kohn, L. J. Sham // Phys. Rev. - 1965. Vol. 140. P. 1133-1138. DOI: 10.1103/PhysRev.140.A1133.

48. Blöchl, P.E. Projector augmented-wave method / P.E. Blöchl // Phys. Rev. B. - 1994. V. 50. P. 17953-17979. DOI: 10.1103/PhysRevB.50.17953.

49. Kresse, G. Ab initio molecular dynamics for liquid metals / G. Kresse, J. Hafner // Phys. Rev. B. - 1993. Vol. 47. P. 558-561. DOI: 10.1103/PhysRevB.47.558.

50. Prasanna, T. Physical meaning of the Ewald sum method / T. Prasanna // Philosoph. Mag. Let. - 2012. Vol. 92. P. 29-37. DOI: 10.1080/09500839.2011.622725.

51. Born, M. Dynamical theory of crystal lattices / M. Born, K. Huang. -New York: Clarendon Press, Oxford. - 1998. P. 432.

52. Perdew J.P. Generalized gradient approximation made simple / J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof // Phys. Rev. Lett. - 1996. Vol. 77. P. 3865. DOI: 10.1103/PhysRevLett.77.3865.

53. Grimme, S. Semiempirical GGA-type density functional constructed with a long-range dispersion correction / S. Grimme // J. Comput. Chem. - 2006. Vol. 27. P. 1787-1799. DOI: 10.1002/jcc.20495.

54. Heyd, J. Hybrid functionals based on a screened Coulomb potential / J. Heyd, G.E. Scuseria, M. Ernzerhof // J. Chem. Phys. - 2003. Vol. 118. P. 8207. DOI: 10.1063/1.1564060.

55. Richard, F.W. Bader atoms in molecules - A Quantum Theory / F.W. Richard. - New York: Oxford University Press. - 1990.

56. Laidler, K.J. Chemical Kinetics / K.J. Laidler. New York: Harper & Row. - 1987.

57. Tersoff, J. Theory of the scanning tunneling microscope / J. Tersoff, D. R. Hamann // Phys. Rev. B. - 1985. Vol. 31. P. 805. DOI: 10.1103/PhysRevB.31.805.

58. Kistanov, A.A. Exploring the charge localization and band gap opening of borophene: A first-principles study / A.A. Kistanov, Y. Cai, K. Zhou, N. Srikanth, S.V. Dmitriev, Y.W. Zhang // Nanoscale. -

2018. Vol. 10. P. 1403-1410. DOI: 10.1039/C7NR06537J.

59. Kistanov, A.A. The role of H2O and O2 molecules and phosphorus vacancies in the structure instability of phosphorene / A.A. Kistanov, Y. Cai, K. Zhou, S.V. Dmitriev, Y.W. Zhang // 2D Mater. - 2017. Vol. 4(1). P. 015010. DOI: 10.1088/2053-1583/4/1/015010.

60. Kistanov, A.A. Atomic-scale mechanisms of defect- and light-induced oxidation and degradation of InSe / A.A. Kistanov, Y. Cai, K. Zhou, S.V. Dmitriev, Y.W. Zhang // J. Mater. Chem. C. - 2018. Vol. 6. P. 518-525. DOI: 10.1039/C7TC04738J.

61. Kistanov, A.A. A First-principles study on the adsorption of small molecules on arsenene: Comparison of oxidation kinetics in arsenene, antimonene, phosphorene, and InSe / A.A. Kistanov, S.Kh. Khadiullin, S.V. Dmitriev, E.A. Korznikova // ChemPhysChem. -

2019. Vol. 20. P. 575-558. DOI: 10.1002/cphc.201801070.

62. Kistanov, A.A. Environmental stability of bismuthene: Oxidation Mechanism and structural stability of 2D pnictogens / A.A. Kistanov, S.Kh. Khadiullin, K. Zhou, S.V. Dmitriev, E.A. Korznikova // J. Mater. Chem. C. - 2019. Vol. 7. P. 9195-9202. DOI: 10.1039/C9TC03219C.

63. Kistanov, A.A. The interaction of two-dimensional a- and ß-phosphorus carbide with environmental molecules: a DFT study / A.A. Kistanov, E.A. Korznikova, M. Huttula, W. Cao // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2020. Vol. 22. P. 11307-11313. DOI: 10.1039/D0CP01607A.

64. Mannix, A.J. Synthesis of borophenes: Anisotropic, two-dimensional boron polymorphs / A.J. Mannix, X.F. Zhou, B. Kiraly, J.D. Wood, D. Alducin, B.D. Myers, X. Liu, B.L. Fisher, U. Santiago, J.R. Guest, M.J. Yacaman, A. Ponce, A.R. Oganov, M.C. Hersam, N.P. Guisinger // Science. - 2015. Vol. 350. P. 1513—1516. DOI: 10.1126/science.aad1080.

65. Lherbier, A. Electronic and optical properties of pristine and oxidized borophene / A. Lherbier, A.R. Botello-Mendez, J.C. Charlier // 2D Mater. - 2016. Vol. 3. P. 045006. DOI: 10.1088/20531583/3/4/045006.

66. Lee, E.J.H. Contact and edge effects in graphene devices / E.J.H. Lee, K. Balasubramanian, R.T. Weitz, M. Burghard, K. Kern // Nat. Nanotechnol. - 2008. Vol. 3. P. 486-490. DOI: 10.1038/nnano.2008.172.

67. Cai, Y. Modulating carrier density and transport properties of MoS2 by organic molecular doping and defect engineering / Y. Cai, H. Zhou, G. Zhang, Y.-W. Zhang // Chem. Mater. - 2016. Vol. 28. P. 8611 —8621. DOI: 10.1021/acs.chemmater.6b03539.

68. Lau, K. Differentiating between acidic and basic surface hydroxyls on metal oxides by fluoride substitution: A case study on blue TiO2 from laser defect engineering /K. Lau, F. Niemann, K. Abdiaziz, M. Heidelmann, Y. Yang, Y. Tong, M. Fechtelkord, T.C. Schmidt, A. Schnegg, R.K. Campen, B. Peng, M. Muhler, S. Reichenberger, S. Barcikowski // Angew. Chem. Int. Ed. - 2023. Vol. 62. P. 202213968. DOI: 10.1002/anie.202213968.

69. Serrano-Ruiz, M. The role of water in the preparation and stabilization of high-quality phosphorene flakes / M. Serrano-Ruiz, M. Caporali, A. Ienco, V. Piazza, S. Heun, M. Peruzzini // Adv.

Mater. Interfaces. - 2016. Vol. 3. P. 1500441. DOI: 10.1002/admi.201500441.

70. Cai, Y. Highly itinerant atomic vacancies in phosphorene / Y. Cai, Q. Ke, G. Zhang, B.I. Yakobson, Y.-W. Zhang // J. Am. Chem. Soc. -2016. Vol. 138. P. 10199-206. DOI: 10.1021/jacs.6b04926.

71. Balakrishnan, N. Engineering p-n junctions and bandgap tuning of InSe nanolayers by controlled oxidation / N. Balakrishnan, Z.R. Kudrynskyi, E.F. Smith, M.W. Fay, O. Makarovsky, Z.D. Kovalyuk, L. Eaves, P.H. Beton, A. Patane // 2D Mater. - 2017. Vol. 4. P. 025043. DOI: 10.1088/2053-1583/aa61e0.

72. Zhou, Q. Light-induced ambient degradation of few-layer black phosphorus: mechanism and protection / Q. Zhou, Q. Chen, Y. Tong, J. Wang // Angew. Chem. Int. Ed. - 2016. Vol. 38. P. 11437. DOI: 10.1002/anie.201605168.

73. Liu, Y. Air Passivation of chalcogen vacancies in two-dimensional semiconductors / Y. Liu, P. Stradins, S.H. Wei // Angew. Chem. Int. Ed. - 2016. Vol. 55. P. 965-968. DOI: 10.1002/anie.201508828.

74. Huang, Y. Interaction of black phosphorus with oxygen and water / Y. Huang, J. Qiao, K. He, S. Bliznakov, E. Sutter, X. Chen, D. Luo, F. Meng, D. Su, J. Decker, W. Ji, R.S. Ruoff, P. Sutter // Chem. Mater. -2016. Vol. 28. P. 8330-8339. DOI: 10.1021/acs.chemmater.6b03592.

75. Ares, P. Mechanical isolation of highly stable antimonene under ambient conditions. / P. Ares, F. Aguilar-Galindo, D. Rodriguez-San-Miguel, D.A. Aldave, S. Diaz-Tendero, M. Alcami, F. Martin, J. Gomez-Herrero, F. Zamora // Adv. Mater. - 2016. Vol. 28. P. 63326336. DOI: 10.1002/adma.201602128.

76. Ji, J. Two-dimensional antimonene single crystals grown by van der waals epitaxy / J. Ji, X. Song, J. Liu, Z. Yan, C. Huo, S. Zhang, M. Su, L. Liao, W. Wang, Z. Ni, Y. Hao, H. Zeng // Nat. Commun. -2016. Vol. 7. P. 13352. DOI: 10.1038/ncomms13352.

77. Ersan, F. Interaction of adatoms and molecules with single-layer arsenene phases / F. Ersan, E. Akturk, S. Ciraci // J. Phys. Chem. C. -2016. Vol. 120. P. 14345-14355. DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b02439.

78. Zhang, S. Semiconducting group 15 monolayers: a broad range of band gaps and high carrier mobilities / S. Zhang, M. Xie, F. Li, Z. Yan, Y. Li, E. Kan, W. Liu, Z. Chen, H. Zeng // Angew. Chem., Int. Ed. - 2016. Vol. 55. P. 1666-1669. DOI: 10.1002/anie.201507568.

79. Akturk, O.U. Effects of adatoms and physisorbed molecules on the physical properties of antimonene / O.U. Akturk, E. Akturk, S. Ciraci

// Phys. Rev. B. - 2016. Vol. 93. P. 035450. DOI: 10.1103/PhysRevB.93.035450.

80. Gibaja, C. Few-layer antimonene by liquid-phase exfoliation / C. Gibaja, D. Rodriguez-San-Miguel, P. Ares, J. Glmez-Herrero, M. Varela, R. Gillen, J. Maultzsch, F. Hauke, A. Hirsch, G. Abellan, F. Zamora // Angew. Chem., Int.Ed. - 2016. Vol. 55. P. 14345-14349. DOI: 10.1002/anie.201605298.

81. Shcherbinin, S.A. Two-dimensional black phosphorus carbide: Rippling and formation of nanotubes / S.A. Shcherbinin, K. Zhou, S.V. Dmitriev, E.A. Korznikova, A.R. Davletshin, A.A. Kistanov // J. Phys. Chem. C. - 2020. Vol. 124(18). P. 10235-10243. DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c01890.

82. Kistanov, A.A. Ultrafast diffusive cross-sheet motion of lithium through antimonene with a 2+1 dimensional kinetics / A.A. Kistanov, D. Kripalani, Y. Cai, S.V. Dmitriev, K. Zhou, Y.W. Zhang // J. Mater. Chem. A. - 2019. Vol. 7. P. 2901-2907. DOI: 10.1039/C8TA11503F.

83. Shakya, J. Work function modulation of molybdenum disulfide nanosheets by introducing systematic lattice strain / J. Shakya, S. Kumar, D. Kanjilal, T. Mohanty // Sci. Rep. - 2017. Vol. 7. P. 9576. DOI: 10.1038/s41598-017-09916-5.

84. Chun, I.S. Geometry effect on the strain-induced self-rolling of semiconductormembranes / I.S. Chun, A. Challa, B. Derickson, K.J. Hsia, X. Li // Nano Lett. - 2010. Vol. 10. P. 3927-3932. DOI: 10.1021/nl101669u.

85. Fan, X. Adsorption and diffusion of li on pristine and defective graphene / X. Fan, W.T. Zheng, J.L. Kuo // ACS Appl. Mater. Interfaces. - 2012. Vol. 4. P. 2432-2438. DOI: 10.1021/am3000962.

86. Li, W. Ultrafast and directional diffusion of lithium in phosphorene for high-performance lithium-ion battery / W. Li, Y. Yang, G. Zhang, Y.W. Zhang // Nano Lett. - 2015. Vol. 15(3). P. 1691-1697. DOI: 10.1021/nl504336h.

87. Yao, F. Diffusion mechanism of lithium ion through basal plane of layered graphene / F. Yao, F. Gune§, H.Q. Ta, S.M. Lee, S.J. Chae, K.Y. Sheem, C.S. Cojocaru, S.S. Xie, Y.H. Lee // J. Am. Chem. Soc. - 2012. Vo. 134. P. 8646-8654. DOI: 10.1021/ja301586m.

88. Zhao, S. The potential application of phosphorene as an anode material in Li-ion batteries / S. Zhao, W. Kang, J. Xue // J. Mater. Chem. A. - 2014. Vol. 2. P. 19046-19052. DOI: 10.1039/C4TA04368E.

89. Zhang, S. Recent progress in 2D group-VA semiconductors: from theory to experiment / S. Zhang, S. Guo, Z. Chen, Y. Wang, H. Gao, J. Gómez-Herrero, P. Ares, F. Zamora, Z. Zhu, H. Zeng // Chem. Soc. Rev. - 2018. Vol. 47. P. 982-1021. DOI: 10.1039/C7CS00125H.

90. Zhuk, S. Synthesis and characterization of the ternary nitride semiconductor Zn2VN3: Theoretical prediction, combinatorial screening, and epitaxial stabilization / S. Zhuk, A.A Kistanov, S.C. Boehme, N. Ott, F. La Mattina, M. Stiefel, M.V. Kovalenko, S. Siol // Chem. Mater. - 2021. Vol. 33(23). P. 9306-9316. DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c03025.

91. Fernández-Catalá, J.*, Kistanov A.A.* Theoretical prediction and shape-controlled synthesis of two dimensional semiconductive Ni3TeO6 / J. Fernández-Catalá, A.A. Kistanov, Y. Bai, H. Singh, W. Cao // Npj 2D Mater. Appl. - 2023. Vol. 7. P. 48. DOI: 10.1038/s41699-023-00412-1.

92. Kistanov, A.A. First-principles prediction of two-dimensional B3C2P3 and B2C4P2: Structural stability, fundamental properties, and renewable energy applications / A.A. Kistanov, S.A. Shcherbinin, S.V. Ustiuzhanina, M. Huttula, W. Cao, V.R. Nikitenko, O.V. Prezhdo // J. Phys. Chem. Lett. - 2021. Vol. 12(13). P. 3436-3442. DOI: 10.1021/acs.jpclett.1c00411.

93. Kistanov, A.A. Family of two-dimensional transition metal dichlorides: Fundamental properties, structural defects, and environmental stability / A.A. Kistanov, S.A. Shcherbinin, R. Botella, A. Davletshin, W. Cao // J. Phys. Chem. Lett. - 2022. Vol. 13. P. 2165-2172. DOI: acs.jpclett.2c00367.

94. Kistanov, A.A. Prediction and characterization of two-dimensional Zn2VN3 / A.A. Kistanov, S.A. Shcherbinin, E.A. Korznikova, O.V. Prezhdo // J. Phys. Chem. Lett. - 2023. Vol. 14. P. 1148-1155. DOI: 10.1021/acs.jpclett.2c03796.

95. Kistanov, A.A. Prediction of Zn2(V, Nb, Ta)N3 monolayers for optoelectronic applications / A.A. Kistanov, S.V. Ustiuzhanina, M.S. Baranava, D.Ch. Hvazdouski, S.A. Shcherbinin, O.V. Prezhdo // J. Phys. Chem. Lett. - 2023, Vol. 14. P. 11134-11141. DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c03206.

96. Kistanov, A.A. Atomic insights into the interaction of N2, CO2, NH3, NO, and NO2 gas molecules with Zn2(V,Nb,Ta)N3 ternary nitride monolayers / A.A. Kistanov // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2024. Vol. 26. P. 13719. DOI: 10.1039/D4CP01225A.

97. Jain, A. Commentary: the materials project: a materials genome approach to accelerating materials innovation / A. Jain, S.P. Ong, G. Hautier, W. Chen, W.D. Richards, S. Dacek, S. Cholia, D. Gunter, D. Skinner, G. Ceder, K.A. Persson // APL Mater. - 2013. Vol. 1. P. 011002. DOI: 10.1063/1.4812323.

98. Cai, Y. Charge transfer and functionalization of monolayer InSe by physisorption of small molecules for gas sensing / Y. Cai, G. Zhang, Y.W. Zhang // J. Phys. Chem. C. - 2017. Vol. 121. P. 10182-10193. DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b02286.

99. Lee, C. Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene / C. Lee, X. Wei, J.W. Kysar, J. Hone // Science.

- 2008. Vol. 321. P. 385-388. DOI: 10.1126/science.1157996.

100. Le Page, Y. Symmetry-general least-squares extraction of elastic data for strained materials from ab initio calculations of stress / Y. Le Page, P. Saxe // Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. - 2001. Vol. 63. P. 174103. DOI: 10.1103/PhysRevB.63.174103.

101. Gaillac, R. ELATE: An opensource online application for analysis and visualization of elastic tensors / R. Gaillac, P. Pullumbi, F.-C. Coudert // J. Phys.: Condens. Matter. - 2016. Vol. 28. P. 275201. DOI: 10.1088/0953-8984/28/27/275201.

102. Cao, K. Elastic straining of free-standing monolayer graphene / K. Cao, S. Feng, Y. Han, L. Gao, T.H. Ly, Z. Xu, Y. Lu // Nat. Commun.

- 2020. Vol. 11. P. 284. DOI: 10.1038/s41467-019-14130-0.

103. Li, Y. Mapping the elastic properties of two-dimensional mos2 via bimodal atomic force microscopy and finite element simulation / Y. Li, C. Yu, Y. Gan, P. Jiang, J. Yu, Y. Ou, D.F. Zou, C. Huang, J. Wang, T. Jia, Q. Luo, X.F. Yu, H. Zhao, C.F. Gao, J. Li // Npj Comput. Mater. - 2018. Vol. 4. P. 49. DOI: 10.1038/s41524-018-0105-8.

104. Katin, K.P. Influence of methyl functional groups on the stability of cubane carbon cage / K.P. Katin, V.S. Prudkovskiy, M.M. Maslov // Phys. E. - 2016. Vol. 81. P. 1-6. DOI: 10.1016/j.physe.2016.02.010.

105. Lloret, V. Few layer 2D pnictogens catalyze the alkylation of soft nucleophiles with esters / V. Lloret, M.A. Rivero-Crespo, J.A. Vidal-Moya, S. Wild, A. Domenech-Carbo, B.S.J. Heller, S. Shin, H.P. Steinruck, F. Maier, F. Hauke, M. Varela, A. Hirsch, A. Leyva-Perez, G. Abellan // Nat. Commun. - 2019. Vol. 10. P. 509. DOI: 10.1038/s41467-018-08063-3.

106. Krasheninnikov, A.V. Bending the rules: Contrasting vacancy energetics and d carbon nanotubes / A.V. Krasheninnikov, P.O. Lehtinen, A.S. Foster, R.M. Nieminen // Chem. Phys. Lett. - 2006. Vol. 418. P. 132-136. DOI: 10.1016/j .cplett.2005.10.106.

107. Hong, J. Exploring atomic defects in molybdenum disulphide monolayers / J. Hong, Z. Hu, M. Probert, K. Li, D. Lv, X. Yang, L. Gu, N. Mao, Q. Feng, L. Xie, J. Zhang, D. Wu, Z. Zhang, C. Jin, W. Ji, X. Zhang, J. Yuan, Z. Zhang // Nat. Commun. - 2015. Vol. 6. P. 6293. DOI: 10.1038/ncomms7293.

108. Jung, J.H. Rigorous method of calculating exfoliation energies from first principles / J.H. Jung, C.-H. Park, J.A. Ihm // Nano Lett. - 2018. Vol. 18. P. 2759-2765. DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b04201.

109. Mohanty, B. Revealing the defect-dominated oxygen evolution activity of hematene / B. Mohanty, Y. Wei, M. Ghorbani-Asl, A.V. Krasheninnikov, P. Rajput, B.K. Jena // J. Mater. Chem. A. - 2020. Vol. 8. P. 6709- 6716. DOI: 10.1039/D0TA00422G.

110. Zhuk, S. Molybdenum incorporated Cu1.69ZnSnS4 kesterite photovoltaic devices with bilayer microstructure and tunable optical-electronic properties / S. Zhuk, T.K.S. Wong, S.S. Hadke, S. Lie, A. Guchhait, Y. Gao, H.L. Wong, S. Cheng, X. Wang, G.K. Dalapati // Sol. Energy. - 2019. Vol. 194. P. 777-787. DOI: 10.1016/j .solener.2019.11.021.

111. George, J. Novel ternary nitride thin film-based self-powered, broad spectral responsive photodetector with a high detectivity for weak light / J. George, H.K. Vikraman, R.P. Reji, K.M. Ghanashyam, S.V. Jayaraman, Y. Sivalingam, K.M.S.R. Narasimha // Adv. Mater. Technol. - 2023. Vol. 8. P. 2200645. DOI: 10.1002/admt.202200645.

112. Mazdziarz, M. Comment on 'The computational 2d materials database: high-throughput modeling and discovery of atomically thin crystals'/ M. Mazdziarz // 2D Mater. - 2019. Vol. 6. P. 48001. DOI: 10.1088/2053-1583/ab2ef3.

113. Cadelano, E. Elastic properties of hydrogenated graphene / E. Cadelano, P.L. Palla, S. Giordano, L. Colombo // Phys. Rev. B. -2010. Vol. 82. P. 235414. DOI: 10.1103/PhysRevB.82.235414.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕ

ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в отечественных журналах из перечня изданий ВАК, включенных в международные базы Web o f Science, Scopus:

1. Устюжанина С.В. Первопринципные исследования адсорбции Li и Na на поверхности монослоя MgCh / С.В. Устюжанина, А.А. Кистанов // Письма в ЖЭТФ. - 2023. Vol. 118(9). PP. 683-688. DOI: 10.31857/S1234567823210097.

2. Kosevich, Y. Bending instability of few-layer graphene embedded in strained polymer matrix / Y. Kosevich, A. Kistanov, I. Strelnikov // Letters on Materials. - 2018. Vol. 8(3). PP. 278-281. DOI: 10.22226/2410-3535-2018-3-278-281.

3. Semenov, A.S. Simulation of energy transport in crystal with NaCl structure assisted by discrete breathers / A.S. Semenov, Y.V. Bebikhov, A.A. Kistanov // Letters on materials. - 2017. Vol. 7(2). PP. 77-80. DOI: 10.22226/2410-3535-2017-2-77-80.

4. Lobzenko, I.P. Numerical modeling of 3D discrete breathers in fcc Ni / I.V. Lobzenko, A.M. Bayazitov, A.P. Chetverikov, R.I. Machmutova, A.A. Kistanov // Letters on materials. - 2016. Vol. 6(4). PP. 304-308. DOI: 10.22226/2410-3535-2016-4-304-308.

5. Корзникова, Е.А. Почему существуют дискретные бризеры в двумерных и трехмерных моноатомных кристаллах Морзе? / Е.А. Корзникова, А.А. Кистанов, К.С. Сергеев, И.А. Шепелев, А.Р. Давлетшин, Д.И. Бокий, С.В. Дмитриев // Письма о материалах. -2014, Т. 6(3). С. 221-226. DOI: 10.22226/2410-3535-2016-3-221-226.

6. Kistanov, A. Properties of discrete breathers in 2D and 3D Morse crystals / A. Kistanov, E. Korznikova, S. Fomin, K. Zhou, S. Dmitriev // Letters on materials. - 2014. Vol. 4(4). PP. 315-318. DOI: 10.22226/2410-3535-2014-4-315-318.

Публикации в изданиях, включенных в международные базы Web of Science, Scopus:

7. Mukhametov, A. Density functional theory-based indicators to estimate the corrosion potentials of zinc alloys in chlorine-, oxidizing-, and sulfur-harsh environments / A. Mukhametov, I. Samikov, E.A. Korznikova, A.A. Kistanov // Molecules. - 2024. Vol. 29(16). P. 3790. DOI:

10.3390/molecules29163790. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

8. Kistanov, A.A. Atomic insights into the interaction of N2, CO2, NH3, NO, and NO2 gas molecules with Zn2(V,Nb,Ta)N2 ternary nitride monolayers / A.A. Kistanov // Physical Chemistry Chemical Physics. -2024. Vol. 26. P. 13719. DOI: 10.1039/D4CP01225A. (Q2, Web of Science Core Collection, Scopus).

9. Kosarev, I.V. Carrier transport in bulk and two-dimensional Zn2(V,Nb,Ta)N3 ternary nitrides / I.V. Kosarev, A.A. Kistanov // Nanoscale. - 2024. Vol. 16. P. 10030-10037. DOI: 10.1039/D4NR01292E. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

10. Hvazdouski, D.Ch. Search on stable binary and ternary compounds of two-dimensional transition metal halides / D.Ch. Hvazdouski, M.S. Baranava, E.A. Korznikova, A.A. Kistanov, V.R. Stempitsky // 2D Materials. - 2024. Vol. 11. P. 025022. DOI: 10.1088/2053-1583/ad2692. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

11. Kistanov A.A. Characterization of monovacancy defects in vanadium diselenide monolayer: a dft study / A.A. Kistanov // Applied Sciences. -2024. Vol. 14. P. 1205. DOI: 10.3390/app14031205. (Q1, Scopus, Q2 Web of Science Core Collection).

12. Bryzgalov V. Experimental study of corrosion rate supplied with an ab-initio elucidation of corrosion mechanism of biodegradable implants based on Ag-doped Zn alloys / V. Bryzgalov, A.A. Kistanov, E. Khafizova, M. Polenok, A. Izosimov, E.A. Korznikova // Applied Surface Science. - 2024. Vol. 652. P. 159300. DOI: 10.1016/j.apsusc.2024.159300. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

13. Kosarev I.V. An approach to evaluate the accuracy of interatomic potentials as applied to tungsten / I.V. Kosarev, S.A. Shcherbinin, A.A. Kistanov, R.I. Babicheva, E.A. Korznikova, S.V. Dmitriev // Computational Materials Science. - 2024. Vol. 231. P. 112597. DOI: 10.1016/j.commatsci.2023.112597. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

14. Kistanov, A.A. Prediction of Zn2(V,Nb,Ta)N3 monolayers for optoelectronic applications / A.A. Kistanov, S.V. Ustiuzhanina, M.S. Baranava, D.Ch. Hvazdouski, S.A. Shcherbinin, O.V. Prezhdo // Journal of Physical Chemistry Letters. - 2023, Vol. 14. P. 11134-11141. DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c03206. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

15. Kistanov, A.A. Prediction and characterization of two-dimensional Zn2VN / A.A. Kistanov, S.A. Shcherbinin, E.A. Korznikova, O.V. Prezhdo // Journal of Physical Chemistry Letters. - 2023. Vol. 14. P. 1148-1155. DOI: 10.1021/acs.jpclett.2c03796. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

16. Fernandez-Catala, J.*, Kistanov A.A.* Theoretical prediction and shape-controlled synthesis of two dimensional semiconductive Ni3TeO6 / J. Fernandez-Catala, A.A. Kistanov, Y. Bai, H. Singh, W. Cao // npj 2D Materials and Applications. - 2023. Vol. 7. P. 48. DOI: 10.1038/s41699-023-00412-1. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

17. Shcherbinin, S.A. First-principles investigation of two-dimensional magnesium chloride: Environmental stability and fundamental properties / S.A. Shcherbinin, S.V. Ustiuzhanina, E.A. Korznikova, A.A. Kistanov // Physica E. - 2023. Vol. 151. P. 115715. DOI: 10.1016/j.physe.2023.115715. (Q2, Web of Science Core Collection, Scopus).

18. Korznikova, E.A. First-principles prediction of structure and properties of the Cu2TeO6 monolayer / E.A. Korznikova, V.A. Bryzgalov, A.A. Kistanov // Applied Sciences. - 2023. Vol. 13. P. 815. DOI: 10.3390/app13020815. (Q2, Web of Science Core Collection, Scopus).

19. Kosarev, I.V. Topological defects in silicene / I.V. Kosarev, A.A. Kistanov, R.I. Babicheva, E.A. Korznikova, J.A. Baimova, S.V. Dmitriev // Europhysics Letters. - 2023. Vol. 141. P. 66001. DOI: 10.1209/0295-5075/acbfda. (Q2, Web of Science Core Collection, Scopus).

20. Botella, R. A Unified view of vibrational spectroscopy simulation through kernel density estimations / R. Botella, A.A. Kistanov // Journal of Physical Chemistry Letters. - 2023. Vol. 14. P. 3691-3697. DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c00665 (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus)

21. Botella, R. Swarm smart meta-estimator for 2D/2D heterostructure design / R. Botella, A.A. Kistanov, W. Cao // Journal of Chemical Information and Modeling. - 2023. Vol. 63. P. 6212-6223. DOI: 10.1021/acs.jcim.3c01509. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

22. Kazakov, A.M. Effect of segregation on deformation behaviour of nanoscale CoCrCuFeNi high-entropy alloy / A.M. Kazakov, A.V. Yakhin, E.Z. Karimov, R.I. Babicheva, A.A. Kistanov, E.A. Korznikova

// Applied Sciences. - 2023. Vol. 13. P. 4013. DOI: 10.3390/app13064013. (Q2, Web of Science Core Collection, Scopus).

23. Khisamov, R.Kh. Work function, sputtering yield and microhardness of an Al-Mg metal-matrix nanostructured composite obtained with high-pressure torsion / R.Kh. Khisamov, R.U. Shayakhmetov, Y.M. Yumaguzin, A.A. Kistanov, G.F. Korznikova, E.A. Korznikova, K.S. Nazarov, G.R. Khalikova, R.R. Timiryaev, R.R. Mulyukov // Applied Sciences. - 2023. Vol. 13. P. 5007. DOI: 10.3390/app13085007. (Q2, Web of Science Core Collection, Scopus).

24. Ishkildin A.D. The nitriding effect on the stability and mechanical properties of the iron titan phase: first-principles investigation / A.D. Ishkildin, A.A. Kistanov, A.A. Izosimov, E.A. Korznikova // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2023. Vol. 25. P. 24060. DOI: 10.1039/D3CP03294A. (Q2, Web of Science Core Collection, Scopus)

25. Khisamov, R.Kh. Microstructure, microhardness and work function of in-situ Al-Cu composite processed by mechanical alloying by means of high-pressure torsion / R.Kh. Khisamov, G.R. Khalikova, A.A. Kistanov, G.F. Korznikova, E.A. Korznikova, K.S. Nazarov, S.N. Sergeev, R.U. Shayakhmetov, R.R. Timiryaev, Yu.M. Yumaguzin, R.R. Mulyukov // Continuum Mechanics and Thermodynamics. - 2023. Vol. 35. P. 14331444. DOI: 10.1007/s00161-022-01145-0. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

26. Wang, C. Structural engineering and electronic state tuning optimization of molybdenum-doped cobalt hydroxide nanosheet self-assembled hierarchical microtubules for efficient electrocatalytic oxygen evolution / C. Wang, W. Li, A.A. Kistanov, H. Singh, Y. Kayser, W. Cao, B. Geng // Journal of Colloid and Interface Science. - 2022. Vol. 628. P. 398-406. DOI: 10.1016/j.jcis.2022.08.069. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

27. Kistanov, A.A. Family of two-dimensional transition metal dichlorides: Fundamental properties, structural defects, and environmental stability / A.A. Kistanov, S.A. Shcherbinin, R. Botella, A. Davletshin, W. Cao // Journal of Physical Chemistry Letters. - 2022. Vol. 13. P. 2165-2172. DOI: 10.1021/acs.jpclett.2c00367. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

28. Kistanov, A.A. Discerning phase-matrices for individual nitride inclusions within ultra-high-strength steel: experiment driven DFT investigation / A.A Kistanov, E. Rani, H. Singh, T. Fabritius, M. Huttula, W. Cao // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2022. Vol. 24. P.

1456-1461. DOI: 10.1039/D1CP05068K. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

29. Talebi, P. Unveiling the role of carbonate in nickel-based plasmonic core@shell hybrid nanostructure for photocatalytic water splitting / P. Talebi, A.A. Kistanov, E. Rani, H. Singh, V. Pankratov, V. Pankratova, G. King, M. Huttula, W. Cao // Applied Energy. - 2022. Vol. 322. P. 119461. DOI: 10.1016/j .apenergy.2022.119461. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

30. Gardeh, M.G. Exploring mechanisms of hydration and carbonation of MgO and Mg(OH)2 in reactive magnesium oxide-based cements / M.G. Gardeh, A.A. Kistanov, H. Nguyen, H. Manzano, W. Cao, P. Kinnunen // Journal of Physical Chemistry C. - 2022. Vol. 126(14). P. 6196-6206. DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c10590. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

31. Shi, X. Nickel nanoparticle-activated MoS2 for efficient visible light photocatalytic hydrogen evolution / X. Shi, M. Zhang, X. Wang, A.A. Kistanov, T. Li, W. Cao, M. Huttula // Nanoscale. - 2022. Vol. 14. P. 8601-8610. DOI: 10.1039/D2NR01489K. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

32. Kistanov, A.A. First-principles prediction of two-dimensional B3C2P3 and B2C4P2: Structural stability, fundamental properties, and renewable energy applications / A.A. Kistanov, S.A. Shcherbinin, S.V. Ustiuzhanina, M. Huttula, W. Cao, V.R. Nikitenko, O.V. Prezhdo // Journal of Physical Chemistry Letters. - 2021. Vol. 12(13). P. 34363442. DOI: 10.1021/acs.jpclett.1c00411. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

33. Kistanov, A.A. Point defects in two-dimensional y-phosphorus carbide / A.A. Kistanov, V.R. Nikitenko, O.V. Prezhdo // Journal of Physical Chemistry Letters. - 2021. Vol. 12(1). P. 620-626. DOI: 10.1021/acs.jpclett.0c03608. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

34. Zhuk, S. Synthesis and characterization of the ternary nitride semiconductor Zn2V№: Theoretical prediction, combinatorial screening, and epitaxial stabilization / S. Zhuk, A.A Kistanov, S.C. Boehme, N. Ott, F. La Mattina, M. Stiefel, M.V. Kovalenko, S. Siol // Chemistry of Materials. - 2021. Vol. 33(23). P. 9306-9316. DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c03025. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

35. Wang, Sh. In-situ quantification and density functional theory elucidation of phase transformation in carbon steel during quenching and partitioning / Sh. Wang, A.A. Kistanov, G. King, S. Ghosh, H. Singh, S. Pallaspuro, A. Rahemtulla, M. Somani, J. Komi, W. Cao, M. Huttula // Acta Materialia. - 2021. Vol. 221. P. 117361. DOI: 10.1016/j.actamat.2021.117361. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

36. Bai, Y. Vacancy-induced niobate perovskite-tungsten bronze composite for synergetic tuning of ferroelectricity and band gaps / Y. Bai, A.A. Kistanov, W. Cao, J. Juuti // The Journal of Physical Chemistry C. -2021. Vol. 125(16). P. 8890-8898. DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c01845. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

37. Singh, H. Unveiling interactions of non-metallic inclusions within advanced ultra-high-strength steel: A spectro-microscopic determination and first-principles elucidation / H. Singh, T. Alatarvas, A.A. Kistanov, S.A. Aravindh, Sh. Wang, B. Sarpi, Y. Niu, A. Zakharov, F.M.F. de Groot, M. Huttula, W. Cao, T. Fabritius // Scripta Materialia. - 2021. Vol. 197. P. 113791. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2021.113791. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

38. Aravindh, S.A. Incorporation of Si atoms into CrCoNiFe high-entropy alloy: a DFT study / S.A. Aravindh, A.A Kistanov, M. Alatalo, J. Komi, M. Huttula, W. Cao // Journal of Physics Condensed Matter. - 2021. Vol. 33. P. 135703. DOI 10.1088/1361-648X/abda78. (Q2, Web of Science Core Collection, Scopus)

39. Kistanov, A.A. The first-principles study of the adsorption of NH3, NO, and NO2 gas molecules on InSe-like phosphorus carbide / A.A. Kistanov // New Journal of Chemistry. - 2020. Vol. 44. P. 9377-9381. DOI: 10.1039/D0NJ01612H. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

40. Shcherbinin, S.A. Two-dimensional black phosphorus carbide: Rippling and formation of nanotubes / S.A. Shcherbinin, K. Zhou, S.V. Dmitriev, E.A. Korznikova, A.R. Davletshin, A.A. Kistanov // The Journal of Physical Chemistry C. - 2020. Vol. 124(18). P. 10235-10243. DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c01890. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

41. Kistanov, A.A. The interaction of two-dimensional a- and P-phosphorus carbide with environmental molecules: a DFT study / A.A. Kistanov, E.A. Korznikova, M. Huttula, W. Cao // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2020. Vol. 22. P. 11307-11313. DOI: 10.1039/D0CP01607A. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

42. Kistanov, A.A. Impact of various dopant elements on the electronic structure of Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films: a DFT study / A.A. Kistanov, W. Cao, M. Huttula, S.Kh. Khadiullin, E.A. Korznikova, A. Smirnov, X. Wange, S. Zhuk // CrystEngComm. - 2020. Vol. 22. P. 5786-5791. DOI: 10.1039/D0CE00802H. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

43. Kistanov, A.A. Ultrafast diffusive cross-sheet motion of lithium through antimonene with a 2+1 dimensional kinetics / A.A. Kistanov, D. Kripalani, Y. Cai, S.V. Dmitriev, K. Zhou, Y.W. Zhang // Journal of Materials Chemistry A. - 2019. Vol. 7. P. 2901-2907. DOI: 10.1039/C8TA11503F. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

44. Kistanov, A.A. Environmental stability of bismuthene: Oxidation Mechanism and structural stability of 2D pnictogens / A.A. Kistanov, S.Kh. Khadiullin, K. Zhou, S.V. Dmitriev, E.A. Korznikova // Journal of Materials Chemistry C. - 2019. Vol. 7. P. 9195-9202. DOI: 10.1039/C9TC03219C. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

45. Kistanov, A.A. A First-principles study on the adsorption of small molecules on arsenene: Comparison of oxidation kinetics in arsenene, antimonene, phosphorene, and InSe / A.A. Kistanov, S.Kh. Khadiullin, S.V. Dmitriev, E.A. Korznikova // ChemPhysChem. - 2019. Vol. 20. P. 575-558. DOI: 10.1002/cphc.201801070. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

46. Kistanov, A.A. Effect of oxygen doping on the stability and band structure of borophene nanoribbons / A.A. Kistanov, S.Kh. Khadiullin, S.V. Dmitriev, E.A. Korznikova // Chemical Physics Letters. - 2019. Vol. 728. P. 53-56. DOI: 10.1016/j.cplett.2019.04.080. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

47. Khadiullin, S.Kh. First-principles study of interaction of bismuthene with small gas molecules / S.Kh. Khadiullin, A.A. Kistanov, S.V. Ustiuzhanina, A.R. Davletshin, K. Zhou, S.V. Dmitriev, E.A. Korznikova // ChemistrySelect. - 2019. Vol. 4. P. 10928-10933. DOI: 10.1002/slct.201903002. (Q2, Web of Science Core Collection, Scopus).

48. Kistanov, A.A. Exploring the charge localization and band gap opening of borophene: A first-principles study / A.A. Kistanov, Y. Cai, K. Zhou, N. Srikanth, S.V. Dmitriev, Y.W. Zhang // Nanoscale. - 2018. Vol. 10. P. 1403-1410. DOI: 10.1039/C7NR06537J. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

49. Kistanov, A.A. Atomic-scale mechanisms of defect- and light- induced oxidation and degradation of InSe / A.A. Kistanov, Y. Cai, K. Zhou, S.V. Dmitriev, Y.W. Zhang // Journal of Materials Chemistry C. - 2018. Vol.

6. P. 518-525. DOI: 10.1039/C7TC04738J. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

50. Kistanov, A.A. A first-principles study on the adsorption of small molecules on antimonene: Oxidation tendency and stability / A.A. Kistanov, Y. Cai, D. Kripalani, K. Zhou, S.V. Dmitriev, Y.W. Zhang // Journal of Materials Chemistry C. - 2018. Vol. 6. P. 4308-4317. DOI: 10.1039/C8TC00338F. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

51. Kistanov, A.A. Effects of graphene/BN encapsulation, surface functionalization and molecular adsorption on the electronic properties of layered InSe: A first-principles study / A.A. Kistanov, Y. Cai, K. Zhou, S.V. Dmitriev, Y.W. Zhang // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2018. Vol. 20. P. 12939-12947. DOI: 10.1039/C8CP01146J. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

52. Kistanov, A.A. Effects of substrate and environmental adsorbates on the electronic properties and structural stability of antimonene / A.A. Kistanov, A.R. Davletshin, S.V. Ustiuzhanina, I. Evazzade, D. Saadatmand, S.V. Dmitriev, E.A. Korznikova // Journal of Materials Science. - 2018. Vol. 53(22). P. 15559-15568. DOI: 10.1007/s10853-018-2709-2. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

53. Kripalani, D.R. Strain engineering of antimonene by a first- principles study: Mechanical and electronic properties / D.R. Kripalani, A.A. Kistanov, Y. Cai, M. Xue, K. Zhou // Physical Review B. - 2018. Vol. 98. P. 085410. DOI: 10.1103/PhysRevB.98.085410. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

54. Davletshin, A.R. Electronic structure of graphene-and BN-supported phosphorene / A.R. Davletshin, S.V. Ustiuzhanina, A.A. Kistanov, D. Saadatmand, S.V. Dmitriev, K. Zhou, E.A. Korznikova // Physica B: Condensed Matter. - 2018. Vol. 534. P. 63-67. DOI: 10.1016/j.physb.2018.01.039. (Q2, Web of Science Core Collection, Scopus).

55. Kistanov, A.A. The role of H2O and O2 molecules and phosphorus vacancies in the structure instability of phosphorene / A.A. Kistanov, Y. Cai, K. Zhou, S.V. Dmitriev, Y.W. Zhang // 2D Materials. - 2017. Vol. 4(1). P. 015010. DOI: 10.1088/2053-1583/4/1/015010. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

56. Kistanov, A.A. Strain and water effects on the electronic structure and chemical activity of in-plane graphene/silicene heterostructure / A.A. Kistanov, Y. Cai, Y.W. Zhang, S.V. Dmitriev, K. Zhou // Journal of Physics Condensed Matter. - 2017. Vol. 29(9). P. 095302. DOI:

10.1088/1361-648X/aa57dc. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

57. Chetverikov A.P. Breathing subsonic crowdion in Morse lattices / A.P. Chetverikov, I.A. Shepelev, E.A. Korznikova, A.A. Kistanov, S.V. Dmitriev, M.G. Velarde // Computational Materials Science. - 2017. Vol. 13. P. 59-64. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cocom.2017.09.004 (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

58. Kistanov A.A. Large electronic anisotropy and enhanced chemical activity of highly rippled phosphorene / A.A. Kistanov, Y. Cai, K. Zhou, S.V. Dmitriev, Y.W. Zhang // The Journal of Physical Chemistry C. -2016. Vol. 120(12). P. 6876-6884. DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b00377. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

59. Murzaev R.T. Moving discrete breathers in bcc metals V, Fe and W / R.T. Murzaev, A.A. Kistanov, V.I. Dubinko, D.A. Terentyev, S.V. Dmitriev // Computational Materials Science. - 2015. Vol. 98. P. 88-92. DOI: 10.1016/j.commatsci.2014.10.061. (Q1, Web of Science Core Collection, Scopus).

Иные публикации no теме диссертации:

60. Косарев, И.В. Рассмотрение линейных топологических дефектов в силицене посредством молекулярной динамики и расчётов ab-initio / И.В. Косарев, А.А. Кистанов, М.Р. Ибрагимов, Е.А. Корзникова, С.В. Дмитриев // Materials. Technologies. Design. - 2024. Vol. 6. PP. 13-21. DOI: 10.54708/26587572_2024_611613.

61. Shcherbinin, S.A. Dynamical stability and electronic structure of ß-phosphorus carbide nanowires / S.A. Shcherbinin, S.V. Ustiuzhanina, A.A. Kistanov // Journal of Micromechanics and Molecular Physics. -2020. Vol. 05. PP. 2050007. DOI: 10.1142/S2424913020500071.

62. Khisamov, R.Kh. Work function of chemical compounds of aluminum-magnesium system / R.Kh. Khisamov, A.A. Kistanov, K.S. Nazarov, R.U. Shayakhmetov, G.F. Korznikova, Yu.M. Yumaguzin, S.V. Dmitriev, R.R. Mulyukov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering - 2020. Vol. 1008. P. 012032. DOI: 10.1088/1757-899X/1008/1/012032.

63. Kistanov, A.A. Adsorption of common transition metal atoms on arsenene: a first-principles study / A.A. Kistanov, S.K. Khadiullin, S.V. Dmitriev, E.A. Korznikova // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2019. V. 93. PP. 1088-1092. DOI: 10.1134/S0036024419060153.

64. Khadiullin, S.Kh. Effect of point defects and functionalization on structural stability and electron properties of borophene as investigated by means of density functional theory / S.Kh. Khadiullin, A.A. Kistanov, A.Y. Morkina, E.A. Korznikova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2019. Vol. 672. P. 012032. DOI 10.1088/1757-899X/672/1/012032.

65. Savin, A.V. Multilayered scrolls of carbon nanoribbon / A.V. Savin, S.V. Dmitriev, E.A. Korznikova, A.A. Kistanov // Materials Physics and Mechanics. - 2018. Vol. 35. PP. 155-166. DOI: 10.18720/MPM.3512018_18.

66. Babicheva, R.I. New carbon membrane for water desalination via reverse osmosis / R.I. Babicheva, S.V. Dmitriev, A.A. Kistanov, M. Dahanayaka, A.W.-K. Law, K. Zhou // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2018. Vol. 447. P. 012053. DOI 10.1088/1757-899X/447/1/012053.